Проекты

Влияние уборки листового опада в городе на почвенную мезофауну

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Экология и эволюция»

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2033
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

Продуктивность растений в городских парках зависит от плодородия почвы, а плодородие, в свою очередь, связано с благоприятными условиями обитания почвенных животных. Именно эти организмы вместе с бактериями и грибами отвечают за переработку мёртвой органики и за обогащение почвы питательными веществами. Однако при усиливающемся антропогенном влиянии в парках, при систематической уборке листового опада ради эстетики газонов мезофауна может меняться и сокращаться.

Цель

Выявить влияние листового опада на почвенную мезофауну, участвующую в почвообразовании.

Задачи

1. Собрать полевой материал на двух участках.

2. Определить животных с помощью определителя.

3. Выявить различия состава почвенной мезофауны на двух участках.

4. Определить экологические риски при условии снижения биомассы и биоразнообразия почвенной мезофауны.

Оснащение и оборудование, использованное в работе
• Лопата
• Линейка
• Пинцет
• Фиксирующий раствор
• Банки
• Бинокулярный микроскоп
• Препаровальные иглы
• Осветитель
• Чашки Петри
• Определители почвенных беспозвоночных

Описание

Автором в 2017–2018 гг. был проведён сбор почвенных проб и мезофауны в частном секторе г. Мытищи на двух модельных участках. На одном расположен сад, где листья сгребают в кучи у стволов деревьев, а в межкронном пространстве листьев практически не остаётся. На другом участке – газонно-парковая часть с липовой аллеей – листья собираются с газонов и убираются в компост, а под липами листья сохраняются.

На каждом участке автор отобрал парные пробы в трёх повторностях: сад с листьями/без листьев и парк с листьями/без листьев. Был использован стандартный метод раскопки и ручной разборки проб почвы: на площадках 25*25 см собиралась подстилка и почва слоями от 0 до 10 см и от 10 до 20 см.

Заметные невооружённым глазом беспозвоночные из подстилки и каждого почвенного слоя автор собирал в бюксы, затем взвешивал, фиксировал и определял до семейства. При определении беспозвоночных использовался бинокулярный микроскоп, осветитель, «Определитель обитающих в почве личинок насекомых» под ред. М. С. Гилярова (1964), «Определитель насекомых по личинкам» Б. М. Мамаева (1972), определительные таблицы из книги «Почвенные беспозвоночные Московской области» (1982). Биомасса и плотность животных рассчитывались на 1м2 для совокупных проб: парк с листьями/без листьев и сад с листьями/без листьев.

Автор сравнил биомассу, таксономическое разнообразие и экологическую (трофическую) структуру мезофауны на исследуемых участках.

Результаты

Анализ биомассы дождевых червей и других беспозвоночных, собранных в 2017 году, показал, что биомасса червей в саду намного превышает таковую в парке. На площадках без листьев (парк и сад) биомасса беспозвоночных животных практически не отличается между собой и значительно меньше по сравнению с аналогичными участками, на которых есть опад.

В пробах 2018 года биомасса беспозвоночных животных, наоборот, оказалась выше на парковых участках, чем на садовых. Однако, так же как и в 2017 году, на всех площадках без листьев 2018 года биомасса беспозвоночных животных не имеет сильных отличий. По сравнению с участками, на которых есть опад, значение биомассы ниже.

На участке с листьями в оба года наибольшая масса животных приходилась на подстилку и верхний слой почвы, причём наибольший вклад вносили дождевые черви. Различия по годам исследования автор объясняет климатическими колебаниями, но общая картина всё равно мало различается по годам исследования.

Распределение беспозвоночных в почвенных слоях и лиственном опаде оказалось неравномерным. В пробах «Парк с листьями» 2017 года максимальное количество биомассы обнаружено в опаде, а в 2018 году – на глубине 0–10 см. Наименьшее количество биомассы наблюдалось на глубине 10–20 см. В пробах «Сад с листьями» 2017 года максимальное количество биомассы сосредоточено на глубине 10–20 см, и мезофауна представлена червями, а наименьшее количество биомассы обнаруживается на глубине 0–10 см. В пробах 2018 года «Сад с листьями» распределение биомассы по слоям не имеет сильных отличий.

На участках без листьев (сад и парк) 2018 года наблюдается значительное количество биомассы беспозвоночных на глубине 0–10 см, в то время как в пробах 2017 года значение биомассы на участках без листьев минимально во всех исследуемых слоях почвы.

Участки с листовым опадом (сад и парк) как по численности, так и по таксономическому разнообразию превосходят исследованные участки без листьев. Среди беспозвоночных, кроме дождевых червей, на участках с листьями обнаружены такие группы, как Пауки (Пауки-Волки), Скрытночелюстные (Коллемболы), Жёсткокрылые (Долгоносики, Щелкуны, Стафилиниды, Жужелицы), Перепончатокрылые (Муравьи), Брюхоногие моллюски (Слизни и Зонитиды), Губоногие (Геофилы). В 2017 году на участках с листьями насчитывалось 626 особей в саду и 26 особей в парке без учёта кольчатых червей. В 2018 году: 47 особей в саду и 39 особей в парке.

Явно отличаются показатели на участках без листьев, где встречаются только такие группы, как Скрытночелюстные (Коллемболы), Двупарноногие (Многосвязы), Брюхоногие моллюски (Зонитиды). В 2017 году всего насчитывалось 4 особи в саду и 4 особи в парке, а в 2018 – 16 особей в саду и 4 особи в парке.

Среди представителей мезофауны участков с листьями встречались особи в разных стадиях: личинки и имаго. На участках без листьев личинки беспозвоночных встречались гораздо реже. Такая разница в показателях может свидетельствовать о сокращении биоразнообразия при отсутствии листового опада.

Далее автор оценил соотношение трёх экологических (трофических) групп – фитофагов, зоофагов и сапрофагов – по плотности, которая на участках с листьями оказалась выше, чем на участках без листьев, а экологическая структура более сложная. То есть при отсутствии листового опада из пищевых цепей выпадают представители целых групп (в слое почвы 0–10 см отсутствуют зоофаги, а в слое 10–20 см – фитофаги), или резко снижается их численность.

Плотность особей разных трофических групп на парковом участке с листьями и без листьев по слоям сбора. Сбор 2018 года.

 

Плотность особей разных трофических групп на садовом участке с листьями и без листьев по слоям сбора. Сбор 2018 года.

Среди представителей мезофауны на участках с листьями встречались особи в разных стадиях: личинки и имаго. На участках без листьев личинки беспозвоночных встречались гораздо реже.

Выводы

1. В оба года исследования биомасса мезофауны с сохраняемым опадом намного выше, чем на участке, где листья убирают. Биомасса животных снижена из-за недостатка пищевых ресурсов.

2. Установлено, что при уборке листового опада почвенная мезофауна распределяется неравномерно в разных слоях почвы.

3. Почти все представители подстилки (опада) на участках без листьев отсутствуют.

4. Уборка листового опада влечёт за собой упрощение трофических цепей, снижение биоразнообразия мезофауны и плодородия почвы и, соответственно, продуктивности растений в парках. Таким образом, при сборе листового опада нарушаются экологические связи, что при усилении нагрузки может вызвать нарушение круговорота веществ в данном биологическом сообществе.

Сотрудничество с организацией при создании работы

ГБПОУ «Воробьёвы горы», Центр «На Донской»

Награды/достижения

XII Межрегиональная научно-практическая конференция проектных и исследовательских работ школьников – обладатель диплома лауреата I степени.

VII Международная научно-практическая конференция «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование» – победитель.

Конкурс экологических исследований XI Московского экологического форума учащихся – лауреат.

XXIX Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – участник.

Мнение автора
«Выполняя работу, я получила большой опыт в области методов изучения почвенной мезофауны, узнала о разных подходах анализа биомассы и биоразнообразия почвенных животных. Рада, что моя работа была оценена на конференции «Старт в медицину»